[发明专利]获得土壤水分特征曲线VanGenuchten模型参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型参数求解方法，属于土壤特征研究领域。

背景技术

土壤水基质势或土壤水吸力是随土壤含水量而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，横坐标表示土壤水基质势或土壤水吸力，纵坐标表示土壤含水量。土壤水分特征曲线反映了土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动时涉及的、反映土壤水分基本性质的曲线，有重要的实用价值。首先，利用土壤水分特征曲线可以进行土壤基质势或土壤水吸力和含水量之间的换算，因此可以反映在不同基质势或水吸力范围内土壤能保持或释放的水量，这对估算土壤水分对植物的有效性十分有用；其次，土壤水分特征曲线可以间接反映土壤孔隙性；再次，水分特征曲线可以用来分析不同质地土壤的持水性；最后，引用数学物理方法对土壤水的运动进行定量分析时，水分特征曲线是必不可少的重要参数。因此，土壤水分特征曲线在土壤水分及其相关研究与应用中具有十分重要的理论与现实意义。目前，土壤水分特征曲线一般采用van Genuchten方程来表示，其方程表达式为：

式中，θ为土壤含水量，kg kg^-1；θ_s和θ_r分别为饱和含水量和残余含水量，kg kg^-1；h为土壤水吸力，hPa(cm)；α、m、n为土壤水分曲线参数，且存在关系式m＝1–1/n。确定上述三个土壤水分曲线参数后即得到土壤水分特征曲线。

目前，土壤水分特征曲线van Genuchten方程通常采用实测方法获得，即通过压力膜仪、高速离心机、吸力平板仪等方法测定土壤不同水吸力值及其对应的土壤含水量，然后通过数学软件拟合方程。该方法的主要不足之处是耗时很长，根据土壤类型的差异，通常需要一个月到几个月不等的时间；另外，该方法需要的仪器很昂贵，如压力膜仪、高速离心机价格在十几万至几十万不等，吸力平板仪将在几万元左右，普通的土壤学实验室很少能够配备这些仪器。

发明内容

本发明目的是为了解决采用实测方法获取土壤水分特征曲线van Genuchten方程，存在测量仪器昂贵、测量周期长的问题，提供了一种获得土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数的方法。

本发明所述获得土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将风干后的土样过2mm筛，并均分为五份；

步骤二、利用第一份土样测定田间持水量θ_fc；

步骤三、利用第二份土样测定毛管持水量θ_mc；

步骤四、利用第三份土样测定土壤毛管持水量所对应的土壤水吸力h_mc；

步骤五、利用第四份土样测定残余含水量θ_r；

步骤六、利用第五份土样测定田间持水量所对应的土壤水吸力h_fc；

步骤七、根据步骤二至步骤六的获取的参量，

利用公式获取参数m；

利用公式α＝[h_mc×h_fc]^-0.5获取参数α；

利用公式获取参数n；

完成Van Genuchten模型参数的获取。

本发明的优点：本发明采用简单廉价的实验设备，在短时间内测定土壤毛管持水量(θ_mc)及其对应的土壤水吸力值(h_mc)，田间持水量(θ_fc)及其对应的土壤水吸力值(h_fc)以及θ_s、θ_r，然后通过数学计算的方法确定van Genuchten模型参数α、m、n，采用本发明的技术方案，获得土壤水分特征曲线van Genuchten方程参数α、m、n仅仅需要2天就可完成，达到了缩短实验时间的目的。

附图说明

图1是本发明所述获得土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数的方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述获得土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将风干后的土样过2mm筛，并均分为五份；

步骤二、利用第一份土样测定田间持水量θ_fc；

步骤三、利用第二份土样测定毛管持水量θ_mc；